发光元件驱动电路及其中的控制电路的制作方法

本实用新型涉及一种发光元件驱动电路，特别是指一种具有功率因子校正的发光元件驱动电路。本实用新型还涉及发光元件驱动电路的控制电路。

背景技术：

图1揭示一种现有技术的发光元件驱动电路(发光元件驱动电路1)示意图。如图1所示，待整流电压vac例如为交流电压，经由整流电路101整流后，产生输入电压vin1。整流电路101例如为桥示整流电路。发光元件驱动电路1包括功率因子校正(powerfactorcorrection,pfc)电路102、功率级电路103、与控制电路105。pfc电路102用以使电流iin2和输入电压vin2同相变化以提升电能转换的功率因子，并将输入电压vin1转换为输入电压vin2。pfc电路102通常由功率开关和电感所构成的功率转换电路，其做法有多种，为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。控制电路105产生驱动信号gate，操作功率级电路103中的功率开关，而将输入电压vin2转换为输出电压vout并提供输出电流iout给发光元件电路10。

如图1所示，为了降低功率级电路103与控制电路105的制造成本，输出电压vout与输出电流iout的信号波形仍会带有涟波，如图1中的信号波形小图所示意。如此，将导致发光元件电路10的闪烁，降低发光元件电路10的操作质量。其中，输出电流iout的频率约为两倍交流电压vac的频率。以50hz与60hz的交流电压vac而言，输出电流iout中的电流涟波，其频率约为100hz与120hz，属于低频的范围，一般规格的输出电容cout无法滤波此低频的电流涟波。因此，流经发光元件电路10中的发光元件串的电流，也会有相同频率的电流涟波，而造成发光元件电路10在发光时，有些微的亮度变化闪烁(flicker)，肉眼也许无法辨识出此些微的亮度变化，但电子感光产品，例如照相或摄影设备，就会记录出具有波纹的影像，而使呈现的画面产生波纹。

有鉴于此，本实用新型针对上述现有技术的不足，提出一种发光元件驱动电路及其中的控制电路，不仅可以调节发光元件电路的亮度、提高提升电能转换的功率因子、降低发光元件电路闪烁情况；另外，还可以根据所调节的亮度，适应性调整操作信号，使输出电压具有足够的顶部空间(headroom)，以维持电路正常操作。

技术实现要素：

就其中一个观点言，本实用新型提供了一种发光元件驱动电路，包含：一功率因子校正(powerfactorcorrection,pfc)电路，用以将一整流电源，转换为具有同相变化的一输入电压与一输入电流；一功率级电路，用以根据一操作信号，而操作其中至少一功率开关，以将该输入电压转换为一输出电压，并产生一输出电流，而供应给彼此并接的多个发光元件串；以及一控制电路，包括：一操作信号产生电路，与该功率级电路耦接，用以根据多个调光信号与多个反馈信号，而产生该操作信号；多个电流汲取(currentsink)电路，分别对应串接于该多个发光元件串，每一该电流汲取电路用以接收对应的该调光信号，而调节流经对应的该发光元件串的一调光电流，且产生对应的该反馈信号；以及一调光信号产生电路，与该多个发光元件串并接，而共同电连接该输出电压，该调光信号产生电路用以产生多个该调光信号，以输入对应的该电流汲取电路；其中该操作信号产生电路根据多个该调光信号与多个该反馈信号，产生该操作信号，使得该输出电压具有足够的顶部空间(headroom)，以维持该多个电流汲取电路操作。

就另一观点言，本实用新型提供了一种发光元件驱动电路的控制电路，用以产生一操作信号，而操作一功率级电路中至少一功率开关，以将一输入电压转换为一输出电压，并产生一输出电流，而供应给彼此并接的多个发光元件串，其中一功率因子校正(powerfactorcorrection,pfc)电路，将一整流电源，转换为具有同相变化的该输入电压与一输入电流；该发光元件驱动电路的控制电路包含：一操作信号产生电路，与该功率级电路耦接，用以根据多个调光信号与多个反馈信号，而产生该操作信号；多个电流汲取(currentsink)电路，分别对应串接于该多个发光元件串，每一该电流汲取电路用以接收对应的一调光信号，而调节流经对应的该发光元件串的一调光电流，且产生对应的该反馈信号；以及一调光信号产生电路，与该多个发光元件串并接，而共同电连接该输出电压，该调光信号产生电路用以产生多个该调光信号，以输入对应的该电流汲取电路；其中该操作信号产生电路根据多个该调光信号与多个该反馈信号，产生该操作信号，使得该输出电压具有足够的顶部空间(headroom)，以维持该多个电流汲取电路操作。

在一种较佳的实施型态中，该调光信号产生电路包括具有一微控制单元及/或一无线模块，用以接收该输出电流的一涟波电流而操作，以使每一该调光电流都被调节为直流电流。

在一种较佳的实施型态中，每一该电流汲取电路包括：一电流汲取开关，用以根据一比较信号而操作，以调节对应的该调光电流；一电流汲取电阻，与该电流汲取开关串联，以于该电流汲取开关的一电流流出端，提供一电流流出端信号；以及一电流汲取比较器，用以根据对应的该调光信号与该电流流出端信号，产生该比较信号，以调节该调光电流为一直流电流。

在一种较佳的实施型态中，每一该反馈信号相关于对应的一电流流入端信号或一电流控制端信号；其中，该电流流入端信号相关于对应的该电流汲取开关的一电流流入端的电压；其中，该电流控制端信号相关于对应的该电流汲取开关的一电流控制端的电压。

在一种较佳的实施型态中，该操作信号产生电路根据多个该电流流入端信号中的一最小值，或多个该电流控制端信号中的一最大值而决定该操作信号的一脉宽调制(pulsewidthmodulation,pwm)，使得该输出电压具有足够的顶部空间(headroom)，以维持该多个电流汲取电路操作。

以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。

附图说明

图1显示一种现有技术的发光元件驱动电路示意图。

图2显示根据本实用新型的发光元件驱动电路的一种实施方式示意图。

图3显示根据本实用新型的发光元件驱动电路的一种较具体实施方式示意图。

图4显示根据本实用新型的发光元件驱动电路的另一种较具体实施方式示意图。

图5a-5k显示同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型、升反压型、及返驰型功率级电路。

具体实施方式

本实用新型中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。

图2显示根据本实用新型的发光元件驱动电路的一种实施例(发光元件驱动电路2)。发光元件驱动电路2包含功率因子校正(powerfactorcorrection,pfc)电路202、功率级电路203以及控制电路205。如图2所示，整流电路201接收交流电压vac，并对交流电压vac整流后产生整流电压vin1，并产生整流电流iin1。整流电路201例如但不限于为桥式整流电路，其为本领域技术人员所熟知，在此不与赘述。

pfc电路202用以使电流iin2和输入电压vin2同相变化以提升电能转换的功率因子，并将输入电压vin1转换为输入电压vin2。pfc电路202通常由功率开关和电感所构成的功率转换电路，其做法有多种，为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。控制电路205产生驱动信号gate，以操作功率级电路203中的功率开关，而将输入电压vin2转换为输出电压vout并提供输出电流iout给发光元件电路20。

功率级电路203用以根据操作信号gate，而操作其中至少一功率开关，以将输入电压vin2转换为输出电压vout，并产生输出电流iout，而供应给发光元件电路20。其中，发光元件电路20包含彼此并接的多个发光元件串。功率级电路203可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型、升反压型、或返驰型功率级电路，如图5a-5k所示。

需说明的是，参考电位ref与接地电位gnd可以为相同的电位，也可以为不同的电位。如图5a-5k所示，当功率级电路203为同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型或升反压型功率级电路，如图5a-5j所示，则参考电位ref与接地电位gnd为相同的电位；而当功率级电路203为返驰型功率级电路，如图5k所示，则参考电位ref与接地电位gnd为不相同的电位，且彼此电性隔绝。

控制电路205包括操作信号产生电路2051、多个电流汲取(currentsink)电路2052与2053，以及调光信号产生电路2054。操作信号产生电路2051与功率级电路203耦接，用以根据多个调光信号dim1与dim2多个反馈信号fb1与fb2，而产生操作信号gate。多个电流汲取(currentsink)电路2052与2053分别对应串接于发光元件电路20中的多个发光元件串，每一电流汲取电路(如电流汲取电路2052与2053)用以接收对应的调光信号(如调光信号dim1与dim2)，而调节流经对应的发光元件串的调光电流(如调光电流i1与i2)，且产生对应的反馈信号(如反馈信号fb1与fb2)。调光信号产生电路2054与多个发光元件串(即发光元件电路20)并接，而共同电连接输出电压vout。其中，调光信号产生电路2054用以产生多个调光信号dim1与dim2，以输入对应的电流汲取电路2052与2053。其中操作信号产生电路2051根据多个调光信号dim1与dim2与多个反馈信号fb1与fb2，产生操作信号gate，使得输出电压vout具有足够的顶部空间(headroom)，以维持多个电流汲取电路2052与2053操作。

需说明的是，所谓的足够的顶部空间，是指在多个的发光元件串中，每一串发光元件串的特定的调光设定之下，输出电压vout必需要被调节于足够的位准(举例而言，在图3所示的实施例中，输出电压vout必需要被调节于足够的位准，以满足所有多个电流汲取电路中，电流汲取开关中最低的漏极电压与最高的栅极电压，仍能正常操作)以使每一个电流汲取电路，可正常的操作，而将流经对应的发光元件串的调光电流，调节于直流电流，而改善发光元件串的闪烁问题。

本实用新型在许多方面优于现有技术，如：在pfc电路202使电流iin2和输入电压vin2同相变化以提升电能转换的功率因子的情况下，以多个电流汲取电路2052与2053，根据调光信号dim1与dim2，调节对应的调光电流i1与i2，除了调节对应的发光元件串的亮度外，也维持调光电流i1与i2为直流电流，改善发光元件电路20的闪烁问题。此外，根据本实用新型，调光信号产生电路2054与发光元件电路20的多个发光元件串并接，如此一来，输出电流iout中的涟波电流，会集中于流经调光信号产生电路2054的操作电流iop而不流经发光元件电路20中的发光元件串，使得流经发光元件串的调光电流i1与i2，保持为直流电流，降低闪烁的状况。此外，调光信号产生电路2054例如具有微控制单元(microcontrolunit,mcu))及/或无线模块(例如wi-fi及/或蓝牙等)，用以接收操作电流iop的涟波电流而操作，以使每一调光电流i1与i2都被调节在直流电流。再者，根据本实用新型，操作信号产生电路2051根据多个调光信号dim1与dim2与多个反馈信号fb1与fb2，产生操作信号gate，使得输出电压vout具有足够的顶部空间(headroom)，以维持多个电流汲取电路2052与2053操作。此外，需说明的是，根据本实用新型，电流汲取电路的数量不限于如图2所示的两个：电流汲取电路2052与2053，也可以为其他数量，视发光元件电路30中的发光元件串的数量而定。

图3显示根据本实用新型的发光元件驱动电路的一种较具体的实施例(发光元件驱动电路3)。发光元件驱动电路3包含功率因子校正(powerfactorcorrection,pfc)电路302、功率级电路303以及控制电路305。如图3所示，整流电路301接收交流电压vac，并对交流电压vac整流后产生整流电压vin1，并产生整流电流iin1。整流电路301例如但不限于为桥式整流电路，其为本领域技术人员所熟知，在此不与赘述。

pfc电路302用以使电流iin2和输入电压vin2同相变化以提升电能转换的功率因子，并将输入电压vin1转换为输入电压vin2。控制电路305产生驱动信号gate，以操作功率级电路303中的功率开关，而将输入电压vin2转换为输出电压vout并提供输出电流iout给发光元件电路30。

功率级电路303用以根据操作信号gate，而操作其中至少一功率开关，以将输入电压vin2转换为输出电压vout，并产生输出电流iout，而供应给发光元件电路30。其中，发光元件电路30包含彼此并接的多个发光元件串。功率级电路303可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型、升反压型、或返驰型功率级电路，如图5a-5k所示。

控制电路305包括操作信号产生电路3051、多个电流汲取(currentsink)电路3052与3053，以及调光信号产生电路3054。操作信号产生电路3051与功率级电路303耦接，用以根据多个调光信号dim1与dim2以及多个反馈信号fb1与fb2，而产生操作信号gate。多个电流汲取(currentsink)电路3052与3053分别对应串接于发光元件电路30中的多个发光元件串，每一电流汲取电路(如电流汲取电路3052与3053)用以接收对应的调光信号(如调光信号dim1与dim2)，而调节流经对应的发光元件串的调光电流(如调光电流i1与i2)，且产生对应的反馈信号(如反馈信号fb1与fb2)。调光信号产生电路3054与多个发光元件串(即发光元件电路30)并接，而共同电连接输出电压vout。其中，调光信号产生电路3054用以产生多个调光信号dim1与dim2，以输入对应的电流汲取电路3052与3053。其中操作信号产生电路3051根据多个调光信号dim1与dim2与多个反馈信号fb1与fb2，产生操作信号gate，使得输出电压vout具有足够的顶部空间(headroom)，以维持多个电流汲取电路3052与3053操作。

如图3所示，电流汲取电路3052包括电流汲取开关s1、电流汲取电阻r1以及电流汲取比较器a1。电流汲取开关s1用以根据比较信号comp而操作，以调节对应的调光电流i1。电流汲取电阻r1与电流汲取开关s1串联，以于电流汲取开关s1的电流流出端(如图3所示的电流汲取开关s1的源极)，提供电流流出端信号vs1。电流汲取比较器a1用以比较对应的调光信号dim1与电流流出端信号vs1，产生比较信号comp，以调节调光电流i1为直流电流，并决定调光电流i1的大小，进而决定所对应的发光元件串的亮度。

如图3所示，电流汲取电路3053包括电流汲取开关s2、电流汲取电阻r2以及电流汲取比较器a2。电流汲取开关s2用以根据比较信号comp而操作，以调节对应的调光电流i2。电流汲取电阻r2与电流汲取开关s2串联，以于电流汲取开关s2的电流流出端(如图3所示的电流汲取开关s2的源极)，提供电流流出端信号vs2。电流汲取比较器a2用以比较对应的调光信号dim2与电流流出端信号vs2，产生比较信号comp，以调节调光电流i2为直流电流，并决定调光电流i2的大小，进而决定所对应的发光元件串的亮度。

在电流汲取电路3052中，反馈信号fb1相关于对应的电流流入端信号vd1。其中，电流流入端信号vd1相关于对应的电流汲取开关s1的电流流入端(如图3所示的电流汲取开关s1的漏极)的电压。在电流汲取电路3053中，反馈信号fb2相关于对应的电流流入端信号vd2。其中，电流流入端信号vd2相关于对应的电流汲取开关s2的电流流入端(如图3所示的电流汲取开关s2的漏极)的电压。

就图3所示的实施例而言，操作信号产生电路3051可根据电流流入端信号vd1与vd2中的最小值，而决定操作信号gate的脉宽调制(pulsewidthmodulation,pwm)，使得输出电压vout具有足够的顶部空间(headroom)，以维持多个电流汲取电路3052与3053正常操作。

图4显示根据本实用新型的发光元件驱动电路的一种较具体的实施例(发光元件驱动电路4)。发光元件驱动电路4包含功率因子校正(powerfactorcorrection,pfc)电路402、功率级电路403以及控制电路405。如图4所示，整流电路401接收交流电压vac，并对交流电压vac整流后产生整流电压vin1，并产生整流电流iin1。整流电路401例如但不限于为桥式整流电路，其为本领域技术人员所熟知，在此不与赘述。

pfc电路402用以使电流iin2和输入电压vin2同相变化以提升电能转换的功率因子，并将输入电压vin1转换为输入电压vin2。控制电路405产生驱动信号gate，以操作功率级电路403中的功率开关，而将输入电压vin2转换为输出电压vout并提供输出电流iout给发光元件电路40。

功率级电路403用以根据操作信号gate，而操作其中至少一功率开关，以将输入电压vin2转换为输出电压vout，并产生输出电流iout，而供应给发光元件电路40。其中，发光元件电路40包含彼此并接的多个发光元件串。功率级电路403可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型、升反压型、或返驰型功率级电路，如图5a-5k所示。

控制电路405包括操作信号产生电路4051、多个电流汲取(currentsink)电路4052与4053，以及调光信号产生电路4054。操作信号产生电路4051与功率级电路403耦接，用以根据多个调光信号dim1与dim2以及多个反馈信号fb1与fb2，而产生操作信号gate。多个电流汲取(currentsink)电路4052与4053分别对应串接于发光元件电路40中的多个发光元件串，每一电流汲取电路(如电流汲取电路4052与4053)用以接收对应的调光信号(如调光信号dim1与dim2)，而调节流经对应的发光元件串的调光电流(如调光电流i1与i2)，且产生对应的反馈信号(如反馈信号fb1与fb2)。调光信号产生电路4054与多个发光元件串(即发光元件电路40)并接，而共同电连接输出电压vout。其中，调光信号产生电路4054用以产生多个调光信号dim1与dim2，以输入对应的电流汲取电路4052与4053。其中操作信号产生电路4051根据多个调光信号dim1与dim2与多个反馈信号fb1与fb2，产生操作信号gate，使得输出电压vout具有足够的顶部空间(headroom)，以维持多个电流汲取电路42052与4053操作。

如图4所示，电流汲取电路4052包括电流汲取开关s1、电流汲取电阻r1以及电流汲取比较器a1。电流汲取开关s1用以根据比较信号comp而操作，以调节对应的调光电流i1。电流汲取电阻r1与电流汲取开关s1串联，以于电流汲取开关s1的电流流出端(如图3所示的电流汲取开关s1的源极)，提供电流流出端信号vs1。电流汲取比较器a1用以比较对应的调光信号dim1与电流流出端信号vs1，产生比较信号comp，以调节调光电流i1为直流电流，并决定调光电流i1的大小，进而决定所对应的发光元件串的亮度。

如图4所示，电流汲取电路4053包括电流汲取开关s2、电流汲取电阻r2以及电流汲取比较器a2。电流汲取开关s2用以根据比较信号comp而操作，以调节对应的调光电流i2。电流汲取电阻r2与电流汲取开关s2串联，以于电流汲取开关s2的电流流出端(如图4所示的电流汲取开关s2的源极)，提供电流流出端信号vs2。电流汲取比较器a2用以比较对应的调光信号dim2与电流流出端信号vs2，产生比较信号comp，以调节调光电流i2为直流电流，并决定调光电流i2的大小，进而决定所对应的发光元件串的亮度。

在电流汲取电路4052中，反馈信号fb1相关于对应的电流控制端信号vg1。其中，电流控制端信号vg1相关于对应的电流汲取开关s1的电流d控制端(如图4所示的电流汲取开关s1的栅极)的电压。在电流汲取电路4053中，反馈信号fb2相关于对应的电流控制端信号vg2。其中，电流控制端信号vg2相关于对应的电流汲取开关s2的电流控制端(如图4所示的电流汲取开关s2的漏极)的电压。

就图4所示的实施例而言，操作信号产生电路4051可根据电流控制端信号vg1与vg2中的最小值，而决定操作信号gate的脉宽调制(pulsewidthmodulation,pwm)，使得输出电压vout具有足够的顶部空间(headroom)，以维持多个电流汲取电路4052与4053正常操作。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本实用新型所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本实用新型的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。